电磁装置设计原理变压器设计-华中科技大学原
电磁感应和变压器的原理
涡旋电场的产生：当导体在磁场中 运动或磁场在导体中变化时产生
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电场线：表示电场强度的方向和分 布，与涡旋电场方向相同
电场线的作用：帮助理解和分析电 磁感应现象，以及变压器的工作原 理
电磁感应的应用
变压器：利用 电磁感应原理， 将电压升高或
自耦变压器的定义：一种特 殊的变压器，其初级和次级 绕组之间存在电耦合
自耦变压器的应用：广泛应 用于电力系统、电子设备、
电气设备等制等功能
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变压器的阻抗变换
变压器的阻抗变换原理：通过改变绕组的匝数比，实现电压和电流的变换 阻抗变换的作用：使负载得到合适的电压和电流，提高效率和稳定性 阻抗变换的实现方法：通过改变绕组的匝数比，实现电压和电流的变换 阻抗变换的应用：在电力系统中，用于电压和电流的变换，提高效率和稳定性
变压器的应用
电力变压器
电磁感应和变压器的原理
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单击输入目录标题 电磁感应 变压器的工作原理 变压器的应用
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电磁感应
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感 应定律是电磁 感应现象的基
本规律
定律内容：当 一个导体在磁 场中切割磁力 线时，会在导 体内部产生感
应电动势
感应电动势的 大小与导体在 磁场中的切割 速度和磁感应
变压器的电流变换
变压器的工作原理：通过电磁感应实现电压和电流的变换 初级线圈和次级线圈：变压器的核心部件，通过电磁感应实现电压和电流的变换 电流变换：初级线圈和次级线圈的电流大小和方向发生变化 电压变换：初级线圈和次级线圈的电压大小和方向发生变化 功率守恒：变压器的输入功率等于输出功率，保证能量守恒
第6章永磁机构2 电磁装置设计 教材 华科电气
第六章永磁操作机构及其特性计算6.1 永磁机构的结构及工作原理永磁操作机构是新一代真空短路器的操作系统。
它通过永久磁铁产生的电磁吸合力使短路器保持在合、分闸位置上，配合励磁控制系统，实现其分、合闸操作等各种功能。
如图6－1所示，为一台带永磁操作机构的真空断路器模型。
1—静铁心2—动铁心（衔铁）3—永磁体4—合闸线圈5—分闸线圈6—连接杆7—拐臂8—固定铰链9—触头弹簧10—动触头11—静触头12—绝缘筒图6－1 带永磁操作机构断路器模型永磁机构有多种结构形式，根据其励磁线圈个数及磁路结构特点，一般可以分为三种：双线圈永磁机构、单线圈永磁机构和分磁路式永磁机构。
在此仅以双线圈永磁机构为例，说明其基本结构特点和工作原理。
双线圈永磁机构如图6－1所示，由两个励磁线圈分别实现分、合闸控制，磁路结构对称。
当动铁心处于上端位置时，上端动、静铁心相接触，相应的磁阻很小，而下端动、静铁心之间存在较大的气隙，相应的磁阻大。
根据磁路的欧姆定理，永磁体产生的磁力线将通过动铁心的上端经静铁心形成闭合回路，如图6－2a所示。
此时，在机构上部的动、静铁心之间存在向上的电磁力，使动铁心保持在上端位置，即通过连杆驱动短路器的动触头，使之保持分闸状态；当结构接到合闸命令时，给合闸线圈通电，使合闸线圈电流产生的磁场磁力线方向如图6－2b所示。
合闸线圈电流在动铁心上部气隙产生的磁场方向与永磁体所产生的磁场方向相反，使上部气隙磁场减弱，而合闸线圈电流在下部气隙产生的磁场方向与永磁体所产生的磁场方向相同，使下部气隙磁场相加。
当合闸线圈电流达到某一值，动铁心在受到向下电磁力的作用下开始向下运动，并且随着向下位移的增加，下部气隙的磁阻逐渐减小，其磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度，动铁心向下呈加速运动。
当动铁心运动至行程的一半后，永磁体所产生的磁力线大部分将通过下部气隙，于是进一步加速动铁心的运动速度，直到合闸到位。
此时，合闸线圈电流和永磁体所产生磁场的磁力线基本上全部通过下部气隙，切断合闸线圈电流，动铁心将依靠永磁体作用可保持在合闸位置。
变压器设计原理
变压器设计原理
变压器是一种电力转换设备，通过改变交流电的电压大小实现电能传输和分配。
其设计原理基于法拉第电磁感应原理和电磁场理论。
变压器主要由铁芯和绕组组成。
铁芯通常由硅钢片等高导磁材料制成，以提高能量转换效率。
绕组则分为主绕组和副绕组，主绕组与电源相连接，副绕组与负载相连接。
当交流电通过主绕组时，电流产生的磁场会在铁芯中形成，同时在副绕组中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小与磁场变化率成正比。
由于绕组的匝数比例不同，副绕组中的电压将与主绕组中的电压存在着一定的比例关系。
根据电磁场理论，副绕组中的电压与主绕组中的电压之比等于副绕组的匝数与主绕组的匝数之比。
这意味着，通过合适选择绕组的匝数比例，可以实现电压的升降。
例如，当副绕组的匝数比主绕组的匝数大时，副绕组的电压将升高；反之，副绕组的匝数比主绕组的匝数小时，副绕组的电压将降低。
除了电压的变换，变压器还可以实现电流的变换。
由于电能守恒原理的存在，变压器的输入功率必须等于输出功率。
因此，主绕组和副绕组的电流也呈现相反的比例关系。
例如，在电压降低的情况下，副绕组的电流将相应增大，以保持功率平衡。
通过合理设计变压器的绕组匝数比例和电流负载能力，可以实现不同电压级别之间的电能转换。
利用变压器的特性，电力系
统可以进行输电、配电和变压操作，以满足不同电器设备的供电需求。
变压器因其高效、可靠和经济的特点而得到广泛应用，成为电力系统中不可或缺的重要组成部分。
电子变压器磁设计的基本原理
电子变压器磁设计的基本原理基本原理如下：1.磁感应强度和磁通密度：磁场是由磁感应强度H和磁通密度B组成的。
磁感应强度H是单位长度上的电流，磁通密度B是通过截面上的磁通量。
通过控制磁感应强度和磁通密度的大小，可以控制变压器的输入电压和输出电压之间的变换比例。
2.磁芯材料：磁芯材料的选择对变压器的性能起着重要作用。
常见的磁芯材料有硅钢和铁氧体。
硅钢具有低磁导率和高磁饱和磁导率的特性，适用于低频变压器；铁氧体具有高磁导率和低磁饱和磁导率的特性，适用于高频变压器。
磁芯材料的选择要考虑变压器的工作频率和功率损耗。
3.匝数：一个变压器通常由两个绕组组成，即输入绕组和输出绕组。
输入绕组的匝数与输出绕组的匝数之比称为变压器的变压比。
变压器的变压比决定了输入电压和输出电压之间的关系。
变压比的选择要根据实际需求和电路设计要求进行确定。
4.线径：绕组的线径会影响变压器的损耗和效率。
对于高电流的绕组，需要选择较大的线径以减少电阻损耗；对于低电流高频的绕组，可以选择较小的线径以减小铜损耗。
线径的选择要根据变压器的功率、电流和工作频率进行合理的设计。
5.电感和磁耦合：电感是变压器的重要参数，它与绕组的匝数和磁芯的磁性质相关。
磁耦合是指输入绕组和输出绕组之间的磁连接程度，它决定了输入电流和输出电流之间的传递效率。
通过合理设计变压器的电感和磁耦合，可以达到理想的电压变换效果。
总之，电子变压器的磁设计是基于磁场的基本原理，在给定的输入电压和输出电压条件下，通过选择合适的磁芯材料、匝数和线径，以实现电压的变换。
这一设计过程需要考虑变压器的工作频率、功率要求、损耗和效率等方面的因素，以满足实际应用的需求。
变压器设计原理pdf
变压器设计原理pdf随着科技的不断发展，变压器在我们的生活中扮演着重要的角色。
变压器可以将电能从一个电路传输到另一个电路中，而不会产生改变信号波形的影响。
对于想了解变压器设计原理的读者来说，本文将分步骤地阐述变压器设计的基本原理。
第一步：选定变压器的用途和性质在进行变压器设计之前，首先需要明确变压器的用途和性质。
变压器可以用于升压、降压、隔离和阻抗匹配等不同的应用。
因此，在选定变压器的用途和性质之前，需要考虑变压器所需变换的电压、电流、功率等参数。
第二步：确定变压器的类型和结构根据变压器的用途和性质，可以确定变压器的类型和结构。
变压器可分为两种类型：单相变压器和三相变压器。
单相变压器适用于小功率、单相电源和单相负载，而三相变压器适用于大功率、三相电源和三相负载。
变压器的结构包括核心、线圈、绕组和绝缘等部分。
根据不同的应用需求，还可以根据结构自行设计。
第三步：计算变压器参数在进行变压器设计之前，需要计算变压器的参数。
这些参数包括变压器的变比、绕组线圈数、匝数、磁通密度、变压器的容量等。
其中，变压器的变比是变压器的关键参数之一，它决定了输入电压和输出电压之间的比例。
因此，在计算变比时，需要根据所需的输入电压和输出电压进行合理的设计。
第四步：制作变压器并测试制作变压器时，需要根据之前计算的参数进行选择。
同时，还需要考虑变压器的绝缘等级和安全措施。
完成制作后，需要对变压器进行测试，以确保其符合设计要求和规格。
对变压器的测试项目包括空载测试和负载测试等。
结语在进行变压器的设计时，需要综合考虑变压器的用途、电气参数、结构以及生产成本等多方面因素。
本文介绍了变压器设计的基本步骤，希望能对读者们有所帮助。
变压器的工作原理ppt课件
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第六节 三相变压器
一.三相变压器的电路系统--连接组 （一）联结法 • 绕组的首端和末端的标志规定
绕 组 名 称 首 端
高 压 绕 组 ABC 低 压 绕 组 a bc
末 端
中 点
XYZ O
xyz o
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变压器常用的冷却方式有以下几种：
• 1、油浸自冷(ONAN)； • 2、油浸风冷(ONAF)； • 3、强迫油循环风冷(OFAF)； • 4、强迫油循环水冷(OFWF)； • 5、强迫导向油循环风冷(ODAF)； • 6、强迫导向油循环水冷ODWF)
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按变压器选用导则的要求，冷却方 式的选择推荐如下
（3）可以避免短路电流直接流过测量仪表及继 电器的线圈。
(3).额定电流 I
• 变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线 电流值，以A表示
• 单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为
I1N = S N/ U1N
I2N = S N/ U2N
• 三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为
I1N = S N/ 3 U1N (4).额定频率
I2N = S N/ 3 U2N
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二、额定值
额定容 SN(量 kV)A
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在 功率。
额定电 I1N和 流 I2N(A)
指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。 在三相变压器中指的是线电流
额定U 电 1N和 U 压 2N(kV )指长期运行时所能承受的工作电压
电磁感应中的变压器探索电磁感应中变压器的结构和工作原理
电磁感应中的变压器探索电磁感应中变压器的结构和工作原理电磁感应中的变压器：探索结构与工作原理一、引言电磁感应是物理学重要的基础概念之一，而变压器作为电磁感应的一种应用，被广泛应用于电力传输与电子设备等领域。
本文将深入探索电磁感应中的变压器的结构和工作原理，旨在帮助读者更好地理解变压器的原理与应用。
二、变压器的结构变压器由两个或多个线圈（称为主线圈和副线圈）以及一个磁路构成。
主线圈与副线圈间通过磁感应作用传递能量或信号。
下面将介绍变压器的主要组成部分。
1. 铁芯铁芯是变压器的磁路部分，由磁性材料（如硅钢片）制成。
其作用是增加磁通的通量，提高变压器的效率。
铁芯通常采用环形或方形的形状，以便容纳主线圈和副线圈。
2. 主线圈主线圈是变压器中较大的线圈，通常由导电线绕制而成。
电流通过主线圈时，会在铁芯中产生磁场。
主线圈的匝数决定了变压器的变比，即输入与输出电压之间的比例关系。
3. 副线圈副线圈是变压器中较小的线圈，也是由导电线绕制而成。
副线圈中的电流受到主线圈的磁场影响，从而产生感应电动势。
变压器的输出电压与副线圈的匝数成正比。
三、变压器的工作原理变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即变化的磁通量会在闭合线圈中产生感应电动势。
下面将详细介绍变压器的工作原理。
1. 自感与互感变压器的主线圈和副线圈通过磁场耦合而产生能量传输。
主线圈中的电流产生的磁场会穿过副线圈，并在副线圈中引发感应电动势。
这种感应现象称为互感。
同时，主线圈中的电流也会在自身产生磁场，自感就是主线圈自身产生的感应电动势。
自感和互感共同作用，构成了变压器的工作原理。
2. 耦合系数与变压比变压器的耦合系数是指主线圈的磁场能够穿过副线圈的程度。
耦合系数越大，变压器的效率越高。
变压器的变压比是指主线圈的匝数与副线圈的匝数之比，决定了输入与输出电压之间的关系。
3. 电流、电压和功率关系根据电磁感应定律和欧姆定律，变压器的输入功率等于输出功率。
即输入电流乘以输入电压等于输出电流乘以输出电压。
变压器的基本工作原理与结构
变压器的基本工作原理与结构变压器是一种电磁装置，主要用于改变电压的大小，实现电能的传输和分配。
变压器的基本工作原理是利用电磁感应原理。
变压器的结构主要由两部分组成，即主线圈和副线圈。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈通常被称为低压线圈。
两个线圈之间通过铁芯连接。
变压器的工作原理可以通过法拉第电磁感应定律解释。
当主线圈中通入交流电时，由于在线圈中形成了一个交变的磁场，这个交变磁场会通过铁芯传导到副线圈中，使得副线圈中的导体中也产生交变电流。
这个交变电流通过副线圈的导线，形成了一个交变的电场，进而使得副线圈的两端产生了不同大小的电压。
基于电磁感应原理，根据变压器的线圈匝数比例，可以实现电压的变换。
根据理论计算，副线圈电压与主线圈电压的比值等于副线圈匝数与主线圈匝数的比值。
这就是变压器的基本公式：U2/U1=N2/N1，其中U1、U2分别为主线圈和副线圈的电压，N1、N2分别为主线圈和副线圈的匝数。
另外，为了提高变压器的效率和性能，变压器还会采用铁芯结构。
铁芯可以有效地导磁，并减少能量的损失。
铁芯通常由硅钢片组成，这种材料具有良好的导磁性能和较低的铁损耗。
变压器还包括一些辅助设备和保护装置，例如冷却装置、温度探头、过流保护、过压保护等。
这些设备和装置可以确保变压器的正常运行，并防止过载和损坏。
总的来说，变压器是一种能够改变电压的电磁装置。
它的工作原理是利用电磁感应现象，通过主副线圈之间的电磁感应实现电压的变换。
变压器的结构主要由主线圈、副线圈和铁芯组成。
通过合理设计和选择不同匝数的线圈，可以实现不同变比的变压器，满足电网和电气设备对不同电压级别的需求。
电磁装置设计原理变压器设计-华中科技大学原
电磁装置设计原理变压器设计专业：班级：设计者：学号：华中科技大学电气与电子工程学院一、变压器设计综述及其基本原理变压器是一种静止电机，由绕在共同铁芯上的两个或者两个以上的绕组通过交变的磁场而联系着。
用以把某一种等级的电压与电流转换成另外一种等级的电压与电流。
其用途是多方面的，十分广泛的应用在国民经济的各个领域。
在电力系统中，通常要将大功率的电能输送到很远的地方去，利用低电压大电流的传输是有困难的，一方面，电流大引起的输电线损耗很大；另一方面，电压的下降也会使电能无法传送出去。
因此需要用升压变压器将发电机端电压升高，而经过高压传输线到达用户端所在城市后，再利用降压变压器将电压降低，方便用户使用。
二、设计步骤1、根据设计仟务书确定各原始技术数据；2、计算铁心柱直径、铁芯柱和铁轭截面；3、绕组尺寸计算；4、绕组的确定及相关计算；5、绕组的绝缘设计；6、绝缘半径计算；7、铁芯重量计算；8、性能计算； 9、温升计算；10、主要部件价格计算。
三、设计内容已知参数有：额定容量 500n S kVA =；额定电压 10kV/0.4kV （高压绕组5±％分接头）； 额定频率 f ＝50Hz ； Dy11连接模式；高压侧：1110N N U U kV ϕ==；128.8675()N I A ==线电流；116.6667()N I ϕ==相电流 低压侧：20.4()N U kV =线电压2230.94()N U V ϕ==相电压22721.6878N N I I A ϕ===（1）技术条件 名称：变压器绝缘材料耐热等级：H 级(145℃) 容量：500kVA电压比：10±5%/0.4kV频率：50Hz硅钢片型号：DQ122G-30 导线材料: 铜导线 连接组：Dy11 短路阻抗：4%负载损耗（145℃）：9350w 空载损耗：1500w 空载电流：1.8%（2）铁心计算铁心直径根据经验公式1/41/450060()2153D K P mm =⨯=⨯=柱（）可得。
电磁感应和变压器的原理
电磁感应和变压器的原理电磁感应是电磁学的一个重要概念，它描述了磁场的变化如何引起电流的产生。
而变压器则是基于电磁感应原理设计制造的一种电气设备，用于改变交流电的电压。
一、电磁感应原理电磁感应是指磁场的变化引起电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，通过导体的电流将会产生感应电动势。
这个原理被应用于发电机、电动机和变压器等电磁设备中。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
可以用下式来描述：ε = -N(dΦ/dt)其中，ε表示感应电动势的大小，N表示导体的匝数，Φ表示磁场穿过导体的磁通量，t表示时间。
负号表示感应电动势的方向与磁场变化的方向相反。
二、电磁感应的应用电磁感应原理的应用非常广泛。
其中，最常见的应用之一就是发电机。
通过机械能驱动转子，使磁场的变化产生感应电动势，进而产生电流。
根据电磁感应原理，改变发电机的磁场强度、转子的旋转速度或导线的长度都能够影响到发电机输出的电压和电流的大小。
另一个重要的应用是电磁感应在变压器中的利用。
变压器是将交流电的电压从一段改变到另一段的装置。
它由一个主线圈和一个副线圈组成，两个线圈通过磁感应耦合在一起。
当主线圈中的电流改变时，会引起磁场的变化，从而在副线圈中产生感应电动势，进而改变输出电压。
三、变压器的原理变压器是基于电磁感应原理工作的一种设备。
它主要由两个线圈和铁芯组成。
其中，线圈被称为主线圈和副线圈，而铁芯则起着引导和集中磁场的作用。
变压器的工作原理是，当主线圈中的交流电流改变时，产生变化的磁场穿过副线圈，导致副线圈中的感应电动势。
根据电磁感应原理，副线圈中感应电动势的大小与主线圈中的电流变化率成正比，即：ε2 = -N2(dΦ/dt)其中，ε2表示副线圈中的感应电动势，N2表示副线圈的匝数，dΦ/dt表示主线圈中磁通量的变化率。
由于副线圈中感应电动势的存在，会导致副线圈中产生电流，进而改变输出端的电压。
变压器的输出电压与输入电压的关系可以用下式来表示：V2/V1 = N2/N1其中，V2表示副线圈的输出电压，V1表示主线圈的输入电压，N2表示副线圈的匝数，N1表示主线圈的匝数。
电磁感应与变压器原理
电磁感应与变压器原理电磁感应是电学领域中重要的基础原理之一，它描述了磁场和电场之间相互作用的现象。
而变压器则是利用电磁感应原理制造的一种电器设备，用于实现电压的升降变换。
下面将详细介绍电磁感应和变压器的原理及其应用。
一、电磁感应原理电磁感应原理指的是当电磁场的磁通量发生变化时，会在闭合线路中产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化率发生改变时，电路中会产生感应电流。
电磁感应可以分为互感和自感两种形式。
互感指的是两个或多个电路的磁通量相互影响，产生感应电动势。
自感则是指电流在自身电路中产生感应电动势。
电磁感应在现实生活中有着许多应用，其中最常见的就是发电机的工作原理。
发电机利用磁通量的变化，通过导线在磁场中的运动产生感应电流，进而生成电能。
电磁感应还广泛应用于感应加热、电磁炉等电器设备中。
二、变压器原理变压器是一种利用互感现象实现电压升降变换的设备，由两个或多个线圈（也称为绕组）和铁心构成。
其中，输入线圈称为初级绕组，输出线圈称为次级绕组。
变压器工作时，通过交流电流在初级线圈中产生磁场，磁场进一步感应次级线圈中的电流，使得次级线圈输出的电压发生变化。
变压器的工作原理基于电磁感应的互感性质。
当变压器的初级绕组中有交流电通过时，通过电流产生的磁场会穿过整个铁心，并感应次级绕组中的电势差。
由于初级绕组与次级绕组的匝数比例不同，使得输出的电压可以被升高或降低。
变压器的设计需要考虑匝数比、功率损耗、磁通密度等因素。
通过合理设计变压器的绕组和铁心结构，可以实现高效率、稳定的电压变换。
变压器广泛应用于电力系统中的输配电过程中。
通过变压器，可以将高压电能升压传输，以降低线路损耗；同时也可以将输送到用户处的高压电能降压，以满足用户的需求。
此外，变压器还用于电子设备、通讯系统等领域，实现电压适配和电能转换。
总结：电磁感应是描述电场和磁场相互作用的重要原理之一，其应用广泛，包括发电机和感应加热等电器设备。
变压器的设计原理
变压器的设计原理变压器是一种电力设备，广泛应用于电力系统中。
它的设计原理基于电磁感应定律，通过变换电压和电流的比例，实现电能的传输和分配。
变压器主要由铁芯和线圈两部分组成。
铁芯通常采用硅钢片制成，其目的是增加磁路的导磁性能，减小磁通损耗。
线圈则由导电材料绕制而成，分为一次线圈和二次线圈。
一次线圈通常接入输入电源，而二次线圈则输出电能。
变压器的工作原理是基于电磁感应定律。
当一次线圈通入交流电时，产生的磁场会穿过铁芯，并在二次线圈中感应出电动势。
根据法拉第定律，这个感应电动势与磁场的变化率成正比。
因此，一次线圈中通过的电流变化，会引起二次线圈中感应电动势的变化。
根据变压器的设计要求，一次线圈和二次线圈的匝数可以不同。
当一次线圈的匝数大于二次线圈时，称为升压变压器；反之，称为降压变压器。
根据匝数比例的不同，变压器可以实现不同的电压变换。
在变压器工作过程中，输入电压通过一次线圈的感应作用，转化为磁场能量。
然后，这个磁场能量再通过铁芯传递到二次线圈中，最终转化为输出电能。
由于变压器中没有机械传动部件，因此能量的传输效率非常高，可以达到接近100%。
在实际应用中，变压器除了实现电压变换外，还有其他重要的设计考虑因素。
例如，变压器的额定功率决定了其能够承受的最大电流，需要根据负载的要求进行选择。
此外，变压器的绝缘材料和冷却系统的设计也非常重要，可以保证变压器的安全运行和高效工作。
变压器在电力系统中起到了至关重要的作用。
通过变压器，电能可以在不同的电压等级之间传输和分配，满足不同电器设备的需求。
同时，变压器还可以实现电力系统的电压稳定和功率控制，保护电器设备免受过电压或过电流的损害。
变压器的设计原理是基于电磁感应定律，通过变换电压和电流的比例，实现电能的传输和分配。
它在电力系统中发挥着重要的作用，为各种电器设备提供稳定可靠的电能供应。
随着科技的发展，变压器的设计和应用也在不断创新和改进，以适应不断变化的电力需求。
变压器的设计原理
变压器的设计原理变压器是电力系统中常见的电气设备，它起到改变电压的作用。
变压器的设计原理是基于法拉第电磁感应定律和电磁感应电动势的原理。
变压器由铁芯和线圈组成，通过电磁感应的作用，将输入电压转换成输出电压。
变压器的铁芯是由硅钢片叠压而成的，这是因为硅钢片具有高导磁性和低磁导率的特性。
铁芯的作用是增强磁场的强度，使得变压器能够更有效地进行能量转换。
铁芯还能够减小磁通散失，提高变压器的效率。
变压器的线圈分为输入线圈（也称为初级线圈）和输出线圈（也称为次级线圈）。
输入线圈通常由较少的匝数组成，而输出线圈则具有较多的匝数。
这样设计的目的是为了改变电压的大小。
根据法拉第电磁感应定律，当输入线圈中通过电流时，会在铁芯中产生磁场。
这个磁场会进一步感应出次级线圈中的电动势，从而实现电压的转换。
变压器的电压转换原理是基于电磁感应电动势的原理。
根据电磁感应电动势的公式，电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。
在变压器中，输入线圈中的电流通过铁芯产生磁场，次级线圈中的匝数较多，因此磁感应强度较大。
当输入线圈中的电流发生变化时，磁感应强度也会随之变化，从而产生感应电动势。
根据电磁感应电动势的原理，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比，因此输出电压的大小与输入电压的大小成正比。
变压器的设计原理还涉及到能量的传递和功率的转换。
根据能量守恒定律，变压器中的输入功率等于输出功率。
由于变压器的铁芯和线圈都是导体，所以在传递能量的过程中会有一定的能量损失。
这些能量损失主要包括铁芯的磁滞损耗、涡流损耗和线圈的电阻损耗。
为了提高变压器的效率，减小能量损失，需要采取一系列措施，如选择合适的材料、优化变压器的结构和降低电阻等。
总结起来，变压器的设计原理是基于电磁感应定律和电磁感应电动势的原理。
通过合理设计铁芯和线圈的结构，能够实现输入电压到输出电压的转换。
变压器的设计还需要考虑能量的传递和功率的转换，以提高变压器的效率。
通过合理的设计和优化，变压器在电力系统中发挥着重要的作用，实现了电压的变换和能量的传递。
华中科技大学 电机学 第三章 变压器 ppt
（第三章 变压器）
变压器结构、空载及负载运行
3.1 概述
变压器的分类
3.3 三相变压器
三相变压器磁路 三相变压器电路 对空载电动势的影响
变压器的基本结构
变压器的额定值
3.2 变压器的运行原理与特性 3.4 变压器并联运行
空载运行 负载运行 等效电路 变比不等变压器并联运行 连接组号不同变压器并联运行
电气工程与自动化学院Fra bibliotek13单相和三相芯式变压器
电气工程与自动化学院
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3、油箱 除了干式变压器以外，电力变压器的器身都放在 油箱中，箱内充满变压器油，其目的是提高绝缘强度 (因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。
电气工程与自动化学院
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4、套管
变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管， 以使高压引线和接地的油箱绝缘。
U1
E1
jI 0 X 1
I 0 R1
0
0
画出空载励磁电流 I 0 ； 根据一次主电动势 E 和励
1
I& 0a
I0
磁电流 I 0 关系分解励磁电 & 流有功分量 I 0a和无功分量 I& 。 0r
E2 U 20
& I& m 0r
根据一次侧电压方程画出 U 1。
U1 E1 I 0 R1 jI 0 X 1
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I0
m
E 2 U 20
E1
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思考 一次漏电抗和激磁电抗有何区别？
基本电磁关系 感应电动势
空载电流
华科大电气学院本科生2014年春季课表
华中科技大学电气与电子工程学院2013～2014学年度第二学期课表
院(系)主管教学负责人签字:李红斌 制表人：邓静 联系电话：87542226
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华中科技大学版【电机学】(第三版)电子讲稿【第二章】
第二章：变压器主要内容：变压器的工作原理，运行特性，基本方程式等效电路相量土，变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。
2-1变压器的工作原理本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理，基本结构和额定值。
一、 基本结构变压器的主要部件是铁心和绕组，它们构成了变压器的器身。
除此之外，还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。
主要介绍铁心和绕组的结构。
1、铁心变压器的铁心既是磁路，也是套装绕组的骨架。
铁心分：心柱：心柱上套装有绕组。
铁轭：形成闭合磁路为了减少铁心损耗，通常采用含硅量较高，厚度为0.33mm 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
铁心结构的基本形式分心式和壳式两种心式：铁轭靠着绕组的顶面和底面。
而不包围绕组侧面，见图2-2特结构较为简单，绕组的装配及绝缘也较为容易，所以国产变压器大多采用心式结构。
（电力变压器常采用的结构）壳式：铁轭不仅包围顶面和底面，也包围绕组的侧面。
见图2-3，这种结构机械强度较好，但制造工艺复杂，用材料较多。
铁心的叠装分为对接和叠接两种对接：将心柱和铁轭分别叠装和夹紧，然后再把它们拼在一起。
工艺简单。
迭接：把心柱和铁轭一层一层的交错重叠，工艺复杂。
由于叠接式铁心使叠片接缝错开，减小接缝处的气隙，从而减小了励磁电流，同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高，多采用叠接式。
缺点：工艺上费时2、绕组绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
接入电能的一端称为原绕组（或一次绕组）输出电能的一端称为付绕组（或二次绕组）一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组，低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。
因为不计铁心的损耗，根据能量的守恒原理S I U I U ==2211 （s 原付绕组的视在功率）电压高的一端电流小所以导线细从高低压绕组的相对位置来看，变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类同心式：高低压绕组同心的套在铁心柱上。
变压器原理
第一章变压器的基本原理 (1)1.1 变压器的工作原理 (1)1.1.1 理想变压器的工作原理 (1)1.1.2 变压器实际的工作状态 (2)1.2 变压器的效率 (3)第二章变压器的分类与结构 (4)2.1 变压器的分类 (4)2.2 电力变压器的参数和有关标准 (6)2.2.1 电力变压器的有关标准 (6)2.2.2 变压器型号表示方法中符号代表的意义 (6)2.2.3 电力变压器的重要参数 (9)2.3 变压器的主要结构部件 (11)2.3.1 铁心 (12)2.3.2 绕组 (12)2.3.3 绝缘结构 (13)2.3.4 油箱和其他附件 (14)第一章 变压器的基本原理1.1 变压器的工作原理变压器是一个应用电磁感应定律将电能转换为磁能，再将磁能转换为电能，以实现电压变化的电磁装置。
1.1.1 理想变压器的工作原理对于理想化的变压器，首先假定变压器一、二次绕组的阻抗为零，铁心无损耗，铁心磁导率很大。
图1-1为变压器的工作原理图，在空载状态下，一次绕组接通电源，在交流电压1U 的作用下，一次绕组产生励磁电流μI ，励磁磁势1N I μ ，该磁势在铁心中建立了交变磁通0Φ和磁通密度0B 。
根据电磁感应定律，铁心中的交变磁通0Φ在一次绕组两端产生自感电动势1E，在二次绕组两端产生互感电动势2E 。
40111044.4-⨯=C S B fN E （1-1） 40221044.4-⨯=C S B fN E （1-2）式中 f —频率（Hz ）；1N —变压器一次绕组的匝数； 2N —变压器一次绕组的匝数； 0B —铁心的磁通密度（T ）； C S —铁心的有效截面积（2cm ）；在理想变压器中，一、二次绕组的阻抗为零，有401111044.4-⨯==C S B fN E U （1-3） 402221044.4-⨯==C S B fN E U （1-4）得到2121N N U U = （1-5） 从上式可见，改变一次绕组与二次绕组的匝数比，可以改变一次侧与二次侧的电压比，这就是变压器的工作原理。
电磁感应和变压器的原理
工业领域：变压器在工业领域中 也有广泛应用，如冶金、化工、 机械制造等，用于电力供应和设
备控制。
电子设备：变压器在电子设备中 广泛应用，如电视机、电脑、手 机等，用于电源转换和信号处理。
新能源领域：随着新能源技 术的发展，变压器在新能源 领域中的应用也越来越广泛， 如太阳能、风能、电动汽车 等，用于电能的转换和存储。
感生电动势的方向：与导体的 运动方向和磁场方向有关
洛伦兹力的方向：与带电粒子 的运动方向和磁场方向有关
感生电动势和洛伦兹力的关系： 两者都是电磁感应现象的表现
形式，相互联系，相互影响
变压器的基本结构：铁芯、绕组、 绝缘材料等
变压器的变压原理：通过改变绕组 的匝数比来改变电压
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变压器的工作过程：电能转换为磁 能，再转换为电能
变压器的效率：与变压器的设计、 材料、制造工艺等因素有关
绕组结构：同心式、交叠式、 链式等
绕组材料：铜、铝等导电材 料
次级绕组：接收磁场，产生 输出电压
绕组排列：同心排列、交叠 排列等
初级绕组：接收输入电压， 产生磁场
绕组连接方式：串联、并联 等
应用：广泛应用于冶金、铸 造、锻造等行业
原理：利用电磁感应原理， 将电能转化为热能
优点：节能环保，效率高， 温度可控
结构：主要包括感应线圈、 磁芯、工件等部分
电压变换：可以改变电压，满足不同用电设备的需求 电流变换：可以改变电流，满足不同用电设备的需求 阻抗变换：可以改变阻抗，满足不同用电设备的需求 电气隔离：可以隔离原副边电路，提高安全性能
汇报人：XX
法拉第电磁感 应定律是电磁 感应现象的基
本规律
变压器原理电磁感应与能量转化
变压器原理电磁感应与能量转化变压器原理：电磁感应与能量转化变压器是一种常见的电器设备，被广泛应用于电力系统、电子设备等领域。
它的工作原理基于电磁感应和能量转化的原理，通过调整输入输出电压和电流的比例，实现电能的传递和转换。
本文将从变压器的基本原理、电磁感应的过程和能量转化角度来阐述变压器的工作原理。
一、变压器的基本原理变压器由铁芯磁路和绕组构成，其中铁芯磁路包括一个或多个磁性材料制成的铁芯，绕组则由导线绕制而成。
根据绕组的数量和接线方式的不同，变压器可分为单相和三相变压器。
在变压器中，输入绕组称为原边，输出绕组称为副边。
当在原边绕组中通入交流电流时，由于电流的变化会在铁芯磁路中产生磁场，进而引起副边绕组中的电压变化。
这里使用到了电磁感应的原理。
二、电磁感应的过程电磁感应是由电流变化所产生的磁场引起的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化穿过闭合线圈时，线圈内将产生感应电动势和电流。
在变压器中，当电流在原边绕组中变化时，磁场的变化引起副边绕组中的感应电动势和电流。
具体来说，在电压周期内，原边绕组中的电流随时间变化，产生的磁场也随之变化。
这个变化的磁场通过铁芯磁路传递到副边绕组，引起副边绕组中的感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比，和绕组的匝数成正比。
因此，变压器的原边绕组和副边绕组的匝数比决定了输入电压和输出电压的比例关系。
通过适当选择绕组的匝数比，可以实现升压或降压的效果。
这也是变压器能够改变输入输出电压的原理。
三、能量转化的过程变压器的工作基于能量的转化和传递。
在变压器中，输入电能由原边绕组传入变压器，并通过磁场的变化转化为磁能。
然后，磁能再通过铁芯磁路传递到副边绕组，并在副边绕组中转化为输出电能。
具体来说，当原边绕组中的电流通过变压器时，电能被转化为磁能，并储存在铁芯磁路中。
这一部分储存的磁能由于磁场的变化而不断转化为副边绕组中的电能，实现输入电能到输出电能的转换。
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倉9舉屮脅技必專_ -一丿茹Urtivr 愉厨m Science & Tlechnologv电磁装置设计原理变压器设计专业：—班级：_______________设计者：_____________________学号：___________华中科技大学电气与电子工程学院一、变压器设计综述及其基本原理变压器是一种静止电机，由绕在共同铁芯上的两个或者两个以上的绕组通过交变的磁场而联系着。
用以把某一种等级的电压与电流转换成另外一种等级的电压与电流。
其用途是多方面的，十分广泛的应用在国民经济的各个领域。
在电力系统中，通常要将大功率的电能输送到很远的地方去，利用低电压大电流的传输是有困难的，一方面，电流大引起的输电线损耗很大；另一方面，电压的下降也会使电能无法传送出去。
因此需要用升压变压器将发电机端电压升高，而经过高压传输线到达用户端所在城市后，再利用降压变压器将电压降低，方便用户使用。
二、设计步骤1、根据设计仟务书确定各原始技术数据；2、计算铁心柱直径、铁芯柱和铁轭截面；3、绕组尺寸计算；4、绕组的确定及相关计算；5、绕组的绝缘设计；6、绝缘半径计算；7、铁芯重量计算；8性能计算; 9、 温升计算； 10、 主要部件价格计算二、设计内容已知参数有：额定容量S n 500kVA ；额定电压10kV/0.4kV （高压绕组 5%分接头）; 额定频率f = 50Hz Dy11连接模式； 高压侧：S N 5 N 10kV ；（1）技术条件 名称：变压器绝缘材料耐热等级：H 级（145 C ） 容量：500kVA 电压比：10± 5%/0.4kV11N500 10 、328.8675A （线电流）；11N316.6667（相电流）低压侧：U 2N 0.4kV （线电压）12NU 2N230.94V （相电压）500 3 0.4721.6878 A频率：50Hz硅钢片型号：DQ122G-30 导线材料：铜导线 连接组：Dy11 短路阻抗：4%负载损耗（145C ） : 9350w 空载损耗：1500w 空载电流：1.8%（2）铁心计算铁心直径根据经验公式D K （ P 主）460 （500）1/4 215mm 可得。
叠片系数柱3选取0.97，硅钢片牌号DQ122G-30 预取磁密为B m' 1.6T ，贝U分接头匝数：土 5%< 866= ± 43匝。
当磁密1.6106T 时，查表得铁心毛截面为 A=339.8 cnl,净截面为A=322.81cn i , 角重G v =112.18kg ，单位损耗为0.995W/kg ，励磁功率为1.28VA/kg ，单位励磁 功率为 0.219VA/ cm 2。
铁心重量：心柱重：G Z 3H W A 7.65 10 43 1010 322.81 7.65 10 4748.26kg铁轭重：G e 4M o A 7.65 10 4 4 465.6 322.81 7.65 10 4 459.92kgW 2.2 B m 'fA 2 1.6 50 322.81——4 20.13匝 10故取W=20匝，得实际磁密B m Wi'B m ' W 220131.6T 1.6106T20匝电势：e t 詈400 32011.547V高压绕组匝数：W 1U 1 N W 2U 2 N10 0.4 .320 866 匝角重G 112.18kg总重G pe G z G e G 1320.36kg空载损耗P o K po P o G Fe 1.12 0.995 1320.36 1471.41W 1500W空载电流:无功分量：, 1.3 (1.28 1320.36 6“ 322.81 0.219)l or 0.59%500 10Ioa1471.41 0.29%有功分量:空载电流: I o500 10.0.592 0.2920.66%<1.8%(3)绕组计算①高压绕组 容量：500kVA 联结组：D 额定电压: U 1N 10kV额定电流:S N 500I1N-N-28.8675A.3U 1N.3 10相电流：I l 1N W 16.6667 A3绕组匝数: 909/866/823 匝预取电密为J 高 2.62A/mm 2，则'I 1 NS% 'J 高n 16.667A2 6.361mm 2 2.62 A/mm 2查表，选取线包扁铜线 S 高6.41mm 2，知a=1.25mm,b=3.50mm得实际电密：JS N n 需mA 2.600A/mm2采用N-0.33的Nomef 纸纸包绝缘，所以导线线规是: 绕组的形式采用连续式4A 8 323B 9 27 1C 10 1070E 12 840所以高压绕组一共有78段，909匝 幅向尺寸计算：垫 4.32mm 、统包 2mm )B 段的幅向尺寸为：(1.58 9 4.74) 1.045 20mm (其中内垫1.25 5.30 1.58 5.63A 段的幅向尺寸为: (1.58 8 2 4.32) 1.04520mm (期中内段的幅向尺寸为：(1.58 10 3.16) 1.045 20mm (其中内垫3.16mm )E 段的幅向尺寸为：(1.58 12) 1.045 20mm轴向尺寸计算：线段轴向：78 5.63 439.14mm 一共 78 段，462.54mm 垫块轴向：70 5 350mm1 12 12mm 6 8 48mm一共有77块，410mm所以高压绕组轴向尺寸，即绕组高为 439.14 410 0.86 850mm窗高为 850 160 1010mm (H w )②低压绕组 容量：500kVA 联结组：y额定电压：U 2N 0.4kV 721.6878 A 相电流：I 2 N I 2N 721.6878A绕组匝数：20匝预取电密为J 低2.16A/mm 2，则4.74mm得实际电密：J低 '2N721.68728A2.16A/mm 2 S 氐 n 41.85mm8查表，选取线包扁铜线S 氐 241.85mm ,知 a=2.65mm,b=16.00mm721.6878A 2.16A/mm 2 841.76mm 2额定电流：| 2N 500 -3 0.4其中公式中的” 8”表示绕组是轴向2根并联，幅向4根并联，因此每一匝由8根导线并绕而成。
2.65 16.00采用N-0.33的Nomex纸纸包绝缘，所以导线线规是：2.98 16.33绕组的形式采用双螺旋式，中间预留12mm气道。
幅向尺寸计算：气道一侧幅向尺寸为：2.98 2 1.16 6.9mm故低压绕组幅向尺寸为： 6.9 12 6.9 25.8mm 轴向尺寸计算：16.33 2 （20 1） 1.035 709.9mm （轴向2 根并绕，共有20 匝）故低压绕组电抗高度为：709.9 2 16.33 677.24mm 为配合高压绕组，故低压绕组窗高为677.24 332.76 1010mm（H w）（4）绝缘半径计算（单位mm107.5 （107.5 :铁心直径/2）1 ______ （15+5:铁心到低压绕组距离，其中5mm是H级玻璃钢筒）122.55 ______127.5 （低压绕组内半径）25.8 （25.8mm: 低压绕组辐向尺寸a2）153.3 （127.5+12.9=140.4 :低压绕组辐向半径r2）23.5 ___176.84 （4mm : H级玻璃钢筒）180.8 （153.3+19=172.3mm高低压线圈间漏磁通道平均半径r12）10.5 （23.5+4+10.5=38mm :高低压绕组之间的距离a12）191.320 （20mm:高压绕组幅向尺寸aj211.3 (191.3+10=201.3mm 高压绕组幅向半径r ,)2 ______ 422.6 43 (43mm: 2个铁心所属高压绕组之间的距离)465.6 ( M d )B211.3(5)短路阻抗计算漏磁面积：刀 D=6.3049+66.0426+13.1986+4.3278=89.873 平均电抗高度：击850晋76.362cm电抗修正系数:K=1.035 23.低压线圈R107.5 J ——B12U ——► B1S13>------------------------ R19LX高压线S(1.38-0.033) 14.04/3=6.3040 (3.8+0.033) 17.23=66.0426 (2.0-0.033) 20.13/3=13.1986 (1.2+0.033)14.04/4=4.3278入=13.8+38+20+12-0.33=83.47mm洛氏系数:H k83.47 3.1415 763.620.965间陽板0.001453电阻损耗：p 低 3I 2P 2R 氐 3 721.68782 0.001453 2270.3W电抗分量：U49.6 f I 2P 20 D KX e t H k 10649.6 50 721.6878 20 89.873 0.965 1.0311.547 76.362 106 3.63%电阻分量： 7981.84 U a1.596%5000短路阻抗：U k ,U 2 U 2, (3.63)2 (1.596)2 3.965%(6)损耗计算(145C) ①高压绕组 平均匝长：I 高2几 2 3.14159 201.3 1265mm1.265m总长：l 1N 1I 高 909 1.2651149.885m导线重：G 高 33 8.92 6.41 1149.885 10197.24kg145C 电阻：R 高0.0175 10 6234.5 145 1149.885234.5 156.41 1064.7750 75 E 下涡流损耗： 3.8 (50 866 依 6.41 °.965/ 850)2 0.0590%10000000234.5 145 234.5 751.226平均匝长：I 低2 r 2 2 3.14159 145.4 913.57mm 0.9136m20 0.913618.272m导线重：G 低3 8.92 8 41.85 18.272 10 3 163.34kg145C 电阻：R 氐0.0175 10 6234.5 145 234.5 1518.272 8 41.85 101高电阻损耗：p 高 3I 1P 2R 高 3 16.66672 4.7750 3979W 折算到145口汽犖％ 1.562W ②低压绕组 I高压绕组（10000V ）S:内层有效散热面：3 (2 191.3 8 18) 6 2394.1 0.2656 10 0.3320 m 水平有效散热面：3 (2 201.3 8 40) 20 76 2 0.3793 10 6 3.2661m 2外层有效散热面：3 2 211.3 427.88 6 210 1.7033m 总有效散热面：S 0.3320 3.2661 1.7033 5.301475 C 下涡流损耗： 2CC (50 20 2.65 41.85 8 0.965/ 677.24) 门3.80.607%10000000负载损耗：(3979 1.562 2270.3 9.17) 1.04空载损耗：1471.41W总损耗：6510.43 1471.41 7981.84W （7）温升计算 低压绕组（400V ）234.5 756510.43W内层散热面：（绕组绕在5mn 骨架筒上不计散热面） 绕组气道内层散热面： S 21 3 (2 134.4 12 10) 677.24 10 6 21.4710m绕组气道外层散热面: S 22 3 (2 146.4 12 10)677.24 10 621.6241m绕组外层散热面：S 3 3 (2153.3) 677.24 10 6 1.9560m 2总散热面：S S 1 S 21S 3 0 1.47101.6241 1.9560 5.0511m 2低压温升：T LV 0.662270.3 (1 0.607%)0.887.86K5.0511内层轴向气道修正系数: 0.56 (空 8501.6)1/40.2656水平轴向气道修正系数:5 1.73 {1 -20[1佥)2]1/2} 0.3793里段：内层轴向有效散热高度 （除去内垫 8饼线匝）（78 8) 5.63 394.1 外段：外层轴向有效散热高度 （除去统包 2饼线匝）（78 2) 5.63427.88234.5 1451.226折算到"SC ：22701322°2607% 山咼压温升：T HV0.3 (3979 1.00059)0.8 59.93K5.3014(8)重量计算铁心重1320.36 kg电磁线重(197.24 163.34) 360.58kg总重(1320.36 360.58) 1.15 1933.08 kg四、总结额定容量S n 500kVA ;额定电压10kV/0.4kV （高压绕组5%分接头）；额定频率f = 50Hz;Dy11连接模式；心柱直径 D 215mm ;中心距440mm；窗高1010mm；磁密B m 1.6106T ；空载损耗P。